汽车用LED前照灯UV辐射标准对比分析研究

研讨园地Ｉ　Ｆｉｅｌｄ　Ｏｆ　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　

汽车用ＬＥ　Ｄ前照灯　

ＵＶ辐射标准对比分析研究　

中汽认证中心口李翠平强毅　

摘要　大功率ＬＥＤ灯在汽车领域应用范围越来越广．但是大功率ＬＥＤ灯存在光辐射　危害，尤其是紫外线（ｕｖ）辐射对人体以及汽车灯具自身的危害严重。本文对与ｕｖ辐射相　

关的光生物安全标准现状及发展进行了说明．同时对使用ＬＥＤ模块的汽车灯具及其他灯具标　准进行对比。分析其中存在的差异和联系，提出了ＬＥＤ模块ｕｖ辐射检测ｑ－存在的问题．以　及还有待进一步研究的检测方法　

关键词Ｕｖ辐射ＬＥＤ前照灯　标准对比　

在２０世纪９０年代初提出的“绿色照明”这　

一新观念。是国际上对采用节约电能、保护环境　

的照明系统的形象说法。是指推广应用节能高效　电光源和环境调光系统．建立起一个既有益环保　

又能够改善人们生活质量的照明环境。在煤炭、　

石油等能源供应越来越紧张、环境污染日愈严重　等大背景下。ＬＥＤ具备功耗低、寿命长等优点。　

已被广泛应用于Ｅｔ常生活中．成为了新时代的绿　

色照明主角　１９８６年Ｎｉｓｓａｎ３００ｚｘ型汽车上使　用ＬＥＤ高位制动灯．标志着ＬＥＤ汽车灯具时代　

正式开始。汽车的前照灯就像汽车的一双美丽的　

大眼睛，而ＬＥＤ光源的小巧。为其带来了丰富的　外形设计空间。丰田的２００８款雷克萨斯　

ＬＳ６００Ｃｈ成为世界上首款应用ＬＥＤ前照灯的车　型，由Ｅｔ本小糸制作所（ＫＯＩＴＯ）研制和生产。　

它成为了世界上第一只ＬＥＤ前照灯　随后ＡＬ卜　ｄｉＲ８车型也推出了世界第一只全ＬＥＤ前照灯．　

第一时间使ＬＥＤ前照灯所有功能变成现实　欧盟于２００８年修订了ＥＣＥ　Ｒ１　１２　ｒ２　

（２００８）　《关于批准发射不对称远光或近光或两　者兼有并装有白炽灯泡和／或ＬＥＤ模块的机动车　

前照灯的统一规定》，首次对ＬＥＤ汽车前照灯规　定了检测要求．并针对ＬＥＤ提出了抗紫外线辐　

射的要求。对ＬＥＤ光源，我国参考其中部分内　Ｓ　．　．Ｓ屯．　Ｌ　．　．　．　．Ｓ止．Ｓ屯．Ｓ　．　ＪＩ．　Ｌ　Ｓ屯．　Ｊ－．　表１　配置参数名称　配置值　描述　自动生成检定任务的日期　２５　每月２５日自动生成检定任务　生成检定任务的提前时间　１月＋　自动为下月到期的计量器具生成检定任务　４１￣ｒ．作日设置　Ｗ６，Ｗ７．Ｄ２０１４－６－２　Ｗ６，星期六；Ｗ７，星期日；Ｄ２０１４—６—２，端午节；　到期报警的提前天数　７　还有七天即将到期的器具．如仍未送检．给ｍ报警提示　

４结束语　

本文总结了检定任务生成的决定因素及生成　方式的演变过程．描述了智能化自动生成检定任　务的方式，并详细分析系统配置参数、个性化设　

置等实现细节。希望对企业的计量管理信息化有　所帮助和借鉴。　

（收稿日期：２０１４—０８－１５）　

３９　Ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｌ研讨园地　

机　械　工　业　标　准　化　与　质　』邑　里　

卜　ｏ）　寸　躲　舶　０　■　寸　Ｏ　

４０　容及附件１Ｏ．并于２０１０年制定了ＧＢ　２５９９１—　

２０１０《汽车用ＬＥＤ前照灯》，其中对紫外线辐　

射的要求引起业界的关注和重视　

１　紫外线辐射的危害　

（１）紫外线对人体的危害　

紫外线辐射（ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ），简称　ＵＶ辐射。是波长小于可见光。长于Ｘ射线的电　

磁辐射，其波长范围是１０ｎｍ～４００ｎｍ。光子能　

量从３ｅＶ～１２４ｅＶ　在光谱中它的电磁波频率比　

可见紫色光还高。因此命名为紫外线或紫外光。　紫外线肉眼是不可见的．它照射到人体或者生物　

体后．将导致人体或者生物体发生生理上的变　

化。这就是紫外线的光生物效应。一种是光化学　反应。一种是光热效应。其中光化学反应是指光　

子能量能激发原子、分子或者离子中的电子．从　而引起的化学反应。光子具有一定的能量．波长　

越短光子的能量越大，所以在波长短的区域（紫　

Ｉ　ＪＶＢ　

表皮　

真皮　

皮下组织　外线）。主要发生的是光化学反应。紫外线的光　

生物效应主要是紫外线光子激发了生物细胞分子　

中的电子．分子的化学键就会发生断裂或者进行　

重新排列　适量的紫外线照射在人体上是有益的．比如　

可以杀菌、促进人体产生维生素Ｄ、加强白血球　的吞噬能力等　但是紫外线辐射能引发皮肤发炎　

或者晒伤．甚至能引发皮肤癌．２００２年被世界　

卫生组织的国际癌症研究中心列为“怀疑是致癌　因素”　紫外线的辐射促使皮肤直接进行光化学　

反应。造成皮肤红斑和皮肤晒焦，当皮肤受到紫　

外线多次辐射后。皮肤会起皱并且慢慢老化，表　面皮肤增厚．阻止紫外光的渗透并生成能吸收紫　

外光的黑色素．于是皮肤变暗变黑。不同波长的　

紫外线辐射作用于皮肤的穿透力如图１所示。从　图２中可以看出２００ｎｍ到３００ｎｍ之间的紫外　

线辐射对人体的伤害比较大　紫外线给眼睛及皮　

肤的造成伤害的波长和峰值范围见表１　

ｌ＿ＶＡ　

图１不同波长的紫外线辐射对皮肤的穿透力　（２）紫外线导致塑料降解　

紫外线照射到某些物质上时会发生化学反　应，例如胶片的感光分解。塑料制品的老化。染　

织品的褪色．植物的光合作用等等。高能量的紫　

外线光子会使聚合物处于激发态．材料会产生自　

由基．自由基可以与材料相互作用发生降解反　应．也可以与其他自由基相互结合。这一系列反　

应就会导致材料的物理性能改变或者褪色现象。　不同材料产生光化学反应的紫外线波段是不完全　

相同的．其峰值也不同．塑料在波长小于　３０Ｏｈｍ以下的紫外线照射比室外日光中紫外线　

照射更容易发生光化学反应　研讨园地ｌ　Ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　

１１Ⅲｌ１　艇　

波长ｎｍ　图２紫外线辐射危害光谱权重雨数　表１　紫外线对眼睛及皮肤的危害　

主要波长范围　作用光谱峰值　作用位置　危害　ｎｍ　ｎｍ　眼睛、晶状体　２９０～３２５　３Ｏ５　导致白内障　眼睛、角膜　２００～３２０　约２７０　光致角膜炎　皮肤　２５４－４Ｏ０　约２９５　皮肤红斑　

传统的前照灯系统使用的是玻璃配光镜．随　

着新技术以及新生产工艺的发展．质量轻、易成　

型的塑料配光镜在世界各地被广泛使用　塑料配　光镜的材料为聚碳酸酯（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ，简称　ＰＣ）。一般情况下，仅在紫外线下可能不会出现塑　

料材料的褪色现象。但是在没有防护的情况下，塑　

料制成的配光镜会在强紫外线光源（如普通的卤素　

灯泡等）的作用下迅速变黄，失去原有的透光性　能。因此。使用塑料配光镜的车灯必须使用低紫外　

线辐射的光源。通常为了防止塑料配光镜表面划　伤、腐蚀及紫外线损伤．保持配光镜在良好的状态　

下工作．必须在塑料配光镜的表面附上一层膜。　

２有关ＵＶ辐射标准的比对分析　

（１）ＬＥＤ原理　发光二极管（简称为ＬＥＤ）与普通的二极　管的工作原理相似，在ＬＥＤ两端加正向电压时，　

电子与空穴复合会发出某种波长的光．如图３所　

示。当一个正向偏压施加于ＰＮ结两端。即Ｐ型　

材料接电源的正极。而Ｎ型材料接电源的负极。　由于ＰＮ结势垒的降低．Ｐ型区域的空穴将向Ｎ　型区域扩散．Ｎ型区域的电子也向Ｐ型区域扩　

散。形成电流　由于电流注入产生的少数载流子　是不稳定的，对于ＰＮ结系统。注入到价带中的非　

平衡空穴要与导带中的电子复合．多余的能量将　以紫外到红外不同颜色光的形式向外辐射．这就　

是ＬＥＤ发光的基本原理。通常禁带宽度（Ｅｇ）越　

大，辐射出的能量越大，对应的光子具有较短的　波长；反之，禁带宽度越小，辐射出的能量越小。　

对应的光子具有较长的波长　ＬＥＤ一般采用Ⅲ一Ｖ　

族化合物制成，如ＧａＡｓ（砷化镓）、ＧａＰ（磷化　

镓）、ＧａＡｓＰ（磷砷化镓）、ＧａＮ（氮化镓）等。　

发光中心　

Ｎ区　结区Ｐ区　图３　ＬＥＤ发光原理图　白光ＬＥＤ的实现主要有三种：蓝色ＬＥＤ芯　片和可被蓝光有效激发的发黄光荧光粉有机结合　

４１

　Ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　Ｉ研讨园地　

机　械　工　业　标　准　化　与　质　ｊ邑　里　

豢　４２　组成白光ＬＥＤ：发紫外光ＬＥＤ芯片和可被紫外光　

有效激发而发射红、绿、蓝三基色荧光体有机结　

合组成白光ＬＥＤ：或者将红、绿、蓝三种超高亮　

度ＬＥＤ混合生成白光　最早用于制造白光ＬＥＤ　

的方法是利用三基色ＬＥＤ直接封装成白光ＬＥＤ。　

通常会存在紫外线泄露现象．所以对于使用ＬＥＤ　

光源的前照灯，ＵＶ辐射是一项重要的检测指标。　

（２）光生物安全标准　

国际电工委员会（ＩＥＣ）于１９９３年将ＬＥＤ　

产品作为激光产品写入标准ＩＥＣ　６０８２５—１：１９９３　

《激光产品的安全　第１部分：设备分类和要　

求》，对ＬＥＤ产品的光生物安全做出了规定。与　

激光产品不同的是。ＬＥＤ光源具有发散性。是　

宽波段光谱．所以激光产品的辐射安全分类方法　

并不适用于ＬＥＤ产品。在２００７年３月，ｌＥＣ修　

订发布的ＩＥＣ　６０８２５—１：２００７《激光产品的安全　

第１部分：设备分类和要求》　（已被ＩＥＣ　

６０８２５—１：２０１４替代】已经将ＬＥＤ产品从激光产　

品中剔除。随后，国际照明委员会（ＣＩＥ）与　

表３　ＩＥＣ及我国在不同时期都发布了灯与灯系统的光　

生物安全标准，标准名称见表２。　表２灯和灯系统的光生物安全相关标准　标准号　标准名称　灯具和灯具系统的　ＣＩＥ　Ｓ　００９／Ｅ：２００６　光生物学安全　

灯具和灯具系统的　１ＥＣ　６２４７１：２００６　光生物学安全性　

灯和灯系统的　ＧＢ厂ｒ　２０ｌ４５—２００６　光生物学安仝性　

灯具和灯具系统的　ＥＮ　６２４７１：２００８　光生物学安仝　

灯具和灯具系统的光生物安全　ＩＥＣ，Ｉ１Ｒ　６２４７１－２：２００９　性第２部分：有ｌ芙非激光辐　射安全性的制造要求指南　其中我国标准ＧＢ／Ｔ　２０１４５—２００６是等同　

采用ＣＩＥ　Ｓ　００９／Ｅ：２００２：国际电工委员会制定　

的国际标准ＩＥＣ　６２４７１：２００６也是参照ＣｌＥ　Ｓ　

００９／Ｅ：２００２制定的：欧盟标准ＥＮ　６２４７１：２００８　

是根据ＩＥＣ　６２４７１：２００６进行制定的．并在此基　

础上提出更高的检测要求　国外标准与ＧＢ／１－　２０１４５—２００６的比较如表３所示　

～～～—＼　标准　ＥＮ　６２４７１：２００８　ＩＥＣ　６２４７１：２００６　ＧＢ，ｒ　２Ｏｌ４５２ｏｏ６　区别项　～～＼　——～　光化学紫外危害波长　１８０ｎｍ～４００ｎｍ　２００ｎｍ～４００ｒｉｍ　２００ｎｍ－４ＯＯｎｍ　紫外危害加权踊数　间隔１ｎｍ列　间隔５ｎｍ列　间隔５ｎｍ列ｆｆ；　

从表３中可以看出．ＥＮ　６２４７１：２００８光化　

学紫外危害波长范围比ＩＥＣ　６２４７１：２００６的波长　

范围要大。紫外危害加权函数要求更为严格　ＧＢ／Ｉ－２０１　４５—２００６在光化学紫外危害波长范围　

和紫外危害加权函数方面的规定或者要求与ＩＥＣ　

６２４７１：２００６的要求相同　

（３）汽车灯具标准　

我国汽车灯具标准一般是根据欧盟最新标准　

制定的。ＧＢ　４５９９－－２００７《汽车用灯丝灯泡前　

照灯》是针对灯丝灯泡制定的标准，只是对材料　

的光辐射提出试验要求　ＧＢ　４５９９－．２００７对应　标准有：ＥＣＥ　Ｒ１《关于机动车辆前照灯发出的　

非对称辅助光束或者主光束以及装备有Ｒ２／ＨＳ１　

类灯丝型前照灯认证的统一规定》、ＥＣＥ　Ｒ５《关　于批准发射欧洲型不对称近光和／或远光机动车　

封闭式前照灯（ＳＢ）的统一规定》、ＥＣＥ　Ｒ８